分离除尘设备Word格式.docx
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所有分离除尘设备,尽管他们的名称不同,结构也各异,其主要目的是为了从气流中分离出液体和固体,从油流中分离出气体和固体以及游离水。
利用相对密度的差异将混合的液体分离成两种或三种流体。
油气混合物或气液混合物在分离设备中进行分离时,应当完成四个操作要求(功能):
1.油和气或气和液的基本“相”的分离;
2.脱除气相中所夹带的液沫(雾状);
3.脱除液相中所包含的气泡;
4.从分离器内分别引走已经分离出来的气相和液相,不允许它们有彼此重新夹带、掺混的机会。
为了实现上述的操作要求,所有类别的分离设备,不管其整个外形或结
构如何,都应当包括四个部分:
1.基本相分离段——当流体从管线进入分离设备时,首先通过基本相分离段,使流体带有的能量得到控制或消减;
2.重力沉降段——使气体和液体的能量能保证流体在分离器内的速度经常在最大的允许线性速度以内,以便它们得到分离和沉降;
3.除雾段或聚集段——减少气体的紊流,使气体中夹带的液沫聚集、分离出来;
4.液体收集和引出段——使已分离的液(固)相和气相不在彼此重新夹带、掺混,将它们分别地引走;
4.2两相分离器的工作过程
分离除尘器的种类很多,按作用原理可分为重力分离器、旋风分离器;
根据流体流动的方向和安装形式,分离器又分为卧式的、立式的和球形的几种。
4.2.1重力分离器
含有液滴和固体粒子的气流进入分离器后,由于气流忽然减速,并同时改变气流方向,在惯性、离心力及重力的作用下,对大量的液滴及固体粒子进行了初级分离。
随即气流进入了分离器的沉降分离段,此阶段较小的液、固粒子在其自身的重力作用下从气体中分离。
为了增进沉降分离效果,有的分离器在结构上加了“百叶窗”式导流板等,以促进液粒凝聚和沉降。
另外在分离器上段设有捕雾器,以除去雾状液滴和固体微粒。
在分离器下部应有足够的储液容积,并设有液位检测计和排液装置,见图4—1和图4—2。
现以卧式分离器、立式分离器为例来讨论一下四个部分(段)内的工作过程。
图4-2为捕雾器原理示意图
A—碰撞B—改变方向C—改变流速
`图4-1重力分离器工作原理示意图
1.卧式分离器
图4-3为卧式分离器示意图
图4-3卧式分离器示意图
流体进入分离器,冲击到一个进口挡板,使液流的动量突然变化,于是杂质进口挡板处,产生液体和气体的初始预分离。
重力使液滴从气流中沉降出来,并落到收集液体的分离器底部。
这个液体收集段提供一个必要的停留时间,让所混入的气体从原油中逸放出来并上升到气体空间中。
这个流体收集段也提供一个波动空间,如果需要的话,它处理间歇的液体料浆。
然后液体流经液体泄放阀离开分离器。
液体泄放阀是由一个液位控制器来调节。
液位控制器感受到液位的变化,就相应地控制了泄放阀。
气体经过进口挡板,然后水平地流经液体上面的重力沉降段。
当气体流经这个沉降段时,包含在气流中,在进口挡板处未被分离的小液滴,就在重力作用下被分离出来而沉降到气液界面上。
有些直径非常小的液滴,在重力沉降段不能容易地分离出来。
在气体离开分离器以前,它流经一个聚结板或捕雾器。
在这段中,使用翼片、丝网或者薄板等元件来聚结微小的液滴。
在气体离开分离器以前,这些小的液滴,在这个最后的分离过程中被引走。
分离器中的压力用压力控制器来保持。
压力控制器在感受到分离器中的压力变化以后,就相应地送一个信号到常开式或常关式压力控制阀,在这里用控制流量的办法,使气体在离开分离器的气相空间时,分离器内的压力得以保持。
通常,卧式分离器在气液界面最大面积时、液体半满的情况下进行工作。
2.立式分离器
图4-4为立式分离器的示意图。
图4-4立式分离器示意图
这种外形的分离器,流体是从侧面进入容器的。
如同卧式分离器一样,在进口挡板处进行初始的预分离。
流体向下流到分离器的液体沉降段。
液体继续向下流,经过这一段直到液体出口。
当液体达到平衡时,气体向着液体流动的反方向流动,最后聚集到气体空间内。
液体控制器和液体泄放阀的操作与卧式分离器的操作完全一样。
气体流过进口挡板,然后垂直向上直达气体出口,在重力沉降段液滴垂直向下降落,与气流方向相反。
在气体离开分离器以前,要流经捕雾段。
压力和液位的保持与卧式分离器的相同。
3.卧式分离器与立式分离器的比较和选择
在处理大产量的气体时,卧式分离器通常效果更大些。
在分离器的重力沉降段,液滴垂直于气流方向向下沉降。
这样,液滴就更容易从气体连续相中沉降出来,还有,在卧式分离器中,因为其气液界面比立式分离器的气液界面要大些,所以,当液体趋于平衡时,从液滴中出来的气泡就比较容易到达气体空间。
这样,从纯气体或液体的分离过程来看,卧式分离器将是优先选用的。
然而,由于它有下列缺点,就使在某种情况下而优先选用立式分离器。
1)在处理固体颗粒方面,卧式分离器就不如立式分离器那样好。
立式分离器的液体排放口可以布置在底部的中心,这样,固体就不会在分离器内堆积起来,但是在生产过程中,它可以继续地流到下一容器内。
此时可以就在这个位置设置一个排污口,这样,当液体在离开具有某种高程的分离器时,固体颗粒可以定期被排走。
在卧式分离器上,有必要沿着分离器的长度上设置许多排污口.因为固体质点具有45°
到60°
的静止角,排污口必须布置在非常紧靠的区段上,以便排除分离器内的固体杂质。
2)在实现相同的分离器操作时,卧式分离器需用占地面积要比立式分离器的多些。
3)卧式分离器具有较小的液体容量。
当给定一个液面升高变化时,在卧式分离器内,液体的体积增加量将明显地比处理相同流量的立式分离器要大些。
然而。
由于卧式分离器的几何关系,将使任何高液位的开关装置安装在紧靠正常工作液位的地方(而在立式分离器上,开关装置可以安装在液位控制器所允许的相当高的地方)。
排液阀就有较多的时间对波动作出反应。
也应该指出,立式分离器也有与生产过程无关的某些缺点,我们在选用时应给予考虑。
这些缺点是:
1)泄压阀和某些控制器在没有特别的扶梯和平台时,可能是难以操作和维修的。
2)由于高度的限制,分离器在搬运时必须从滑撬上拆卸下来。
总之,对于正常的油气分离,特别是出现乳化、泡沫或高气油比的场合,卧式分离器可能是最经济的。
在低气油比的场合,立式分离器工作最有效。
在非常高气油比的场合也可以使用立式分离器。
4.几种常见的重力式分离器:
如图4—5;
图4—6;
图4—7;
图4—8所示。
4.2.2离心式分离器
离心式分离器亦称为旋风分离器,它用来分离重力式分离器难以分离的颗粒更微小的液固体杂质。
天然气中的杂质颗粒微小,仅靠重力分离,就得加大分离器筒体的直径,这样不仅筒体直径大,且壁厚也增加,加工困难、笨重。
离心式分离器结构简单、处理量大,分离效果比重力式分离器好,故输气站广泛应用。
图4-8为离心式分离器,它由筒体、进口管、出口管、螺旋叶片、中心管、积液包、锥型管和排污管组成。
其结构与重力式分离器的主要差别在于进口管为切线方向入筒体,并与筒体内的螺旋叶片连接,使天然气进入分离器筒体发生旋转运动。
当天然气由切线方向从进口管进入筒体时,在螺旋叶片的引导下,作回转运动。
气体和液固体颗粒因质量不同,其离心力也就不一样,液固体杂质的
图4—5立式重力分离器
图4—6带挡板的卧式分离器
图4—7带除雾器的卧式分离器
离心力大,被甩向外圈,质量小的气体因离心力小,处于内圈,从而气体与液固体分离,天然气由出口管输出,而液固杂质在自身重力作用下,沿锥形管下降至积液包,然后由排污管排出分离器。
离心式分离器内的锥形管是上大下小的筒状管,气流进入筒体内产生回转运动,当下降到锥形管部分时,回旋半径逐渐减小,因而气流回旋速度逐渐增加,到锥形管下端时速度最大,而出锥管后速度急剧下降,促使液固杂质下沉分离。
加设锥形管,进一步提高了离心式分离器的分离效果。
图4-8旋风式分离器
1—出口管;
2—进口管;
3—螺旋叶片;
4—中心管;
5—筒体;
6—锥形管;
7—积液包;
8—排污管
由于重力式分离器和离心式分离器的结构及工作原理有所差别,两者使用也就有所不同。
重力式分离器用来处理带砂和液体较多的天然气,污染易清除,但高度较高,安装和维护较困难。
离心式分离器适宜于大的处理量,尺寸小,安装方便,但污物清除比较困难,且操作不当时,可能产生天然气携带液固体微粒,影响分离效果。
分离器的使有,应注意其工作条件符合处理量和压力要求;
平时勤检查,摸索掌握分离规律,及时排除分离液固杂质,防止污水窜出分离器,进入输气管;
在排污操作时,应平稳、缓慢,排污阀不要突然开启,以保证管线压力平稳,避免阀门损坏。
4.3两相分离器的外壳及内部构件
分离器的外壳为内部承受压力的容器,它是一个圆形筒体,其内径及长度的尺寸,根据气体和液体的处理量,以及操作压力和温度等参数来设计确定,两端有通常是椭球形或球形的封头。
筒体及封头的壁厚,按高压容器设计的要求及方法设计成有足够的厚度,以承受高的压力。
下面讨论分离器的内部构件。
4.3.1进口转向器
进口转向器有很多型式。
图4-9表示常用的进口装置的两种基本类型。
第一种是导流挡板,它可能是球形盘、平反角铁、锥形物,或者是任何一种能使液流方向和速度快速变化的东西。
这样,流体就分离成气体和液体。
这种挡板主要是用结构支撑加以固定,以承受冲击动量载荷。
使用半球形或锥形的装置,其优点是它比板或角铁所产生的扰动要小些,从而减少再夹带或乳化的问题。
第二中装置是旋风式进口,它应用离心力而不是机械的搅动来分离流体成为原油和气体。
如图所示,这种进口可以是旋风式通道或者是环绕筒壁的切线流道。
这些装置是属于专利性的。
使用一个进口喷嘴就足以产生一个围绕内筒回转大约6m/s的液流流速,内筒的直径不大于分离器直径的2/3。
图4-9用于初始分离的装置
4.3.2除沫板
当气泡从液体中逸放出来时,在气液界面可能形成泡沫。
在进口处加入化学处理剂就可以使泡沫稳定下来。
很久以来。
更有效的解决办法是迫使泡沫流经一系列倾斜的平行板片或管束(如图4—10所示),以便于泡沫聚结起来。
4.3.3旋流破碎器
一个很好的想法是安装一个简单的旋流破碎器(如图4-11所示)以防止在当液体控制阀打开时而产生旋涡。
产生的旋涡可以从气体空间内吸出一些气体,然后在出口处再掺混到液体内。
图4-10除沫板示意图
图4
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